基于同步机制的分布式光伏电源友好接入关键问题研究

In response to the pressures of energy crisis and environmental protection, clean and sustainable energies such as wind and photovoltaic (PV) have been widely concerned. The distributed photovoltaic power generation is an important form of the renewable energy, which plays an important role in the construction of environment-friendly modern power system. Distributed photovoltaic power generation mainly utilizes power electronic interface to connect to the power grid, which lacks the "synchronous" characteristics of synchronous generator. With the penetration of distributed PV power generation increasing, the security and stability of the power system will be seriously threatened. This project plans to study some key issues of the distributed photovoltaic friendly grid-connection based on the synchronization mechanism, including the unity, adaptability, collaborative, and stability of the PV system. The control framework with synchronization characteristics of the distributed PV power generation is established. Synchronous operation control strategies of the PV generators are designed to adapt to the operating conditions of the power distribution system. Then, the coordinated operation control strategies and stability analysis methods of the PV system are proposed. The related research will provide important theoretical guidance and key technical supports for the power grid to absorb large scale distributed photovoltaic power generations.

为应对能源危机和环境保护的双重压力，风能、太阳能等清洁环保的新能源受到广泛关注，其中分布式光伏发电作为新能源发电的重要形式，在构建环境友好型的现代电力系统中扮演着越来越重要的角色。分布式光伏电源多采用电力电子逆变器接口并入电网，缺少同步发电机的“同步”特性。随着分布式光伏电源渗透率增加，电网运行的安全稳定性将受到严重威胁。本项目拟研究基于同步机制的分布式光伏电源友好接入的若干关键问题，围绕光伏电源控制的统一性、适应性、协同性以及稳定性等四个方面展开研究，建立具有同步特性的分布式光伏电源控制框架，设计适用于配电网典型工况的分布式光伏电源同步运行控制策略，提出分布式光伏发电系统协同运行控制策略与稳定性分析方法。相关研究将为电网消纳大规模分布式光伏发电提供重要的理论指导和关键技术支撑。

分布式光伏电源多采用电力电子接口并入电网，相比传统电源（如同步发电机），其具有惯量低、不确定性大等特点，随着分布式光伏电源渗透率的不断增加，对电网的安全稳定运行也带来了严峻的挑战。为此，本项目紧紧围绕基于同步机制的分布式光伏电源友好接入的若干关键问题开展研究，主要研究内容及进展如下：.（1）分布式光伏电源的同步机制设计及其控制方法.针对分布式光伏电源的实际运行情况，围绕“原动机”侧和负荷侧的特性开展研究，分别设计了考虑“原动机”动态特性和负荷波动性的分布式光伏电源同步控制方法。.（2）基于同步机制的光伏电源高适应性运行控制策略.针对电网电压不平衡情况下光伏电源供电质量以及低电压工况下的稳定运行能力展开研究，设计了电网电压不平衡工况下和低电压工况下的光伏电源同步控制策略。.（3）基于同步机制的光伏电源协同运行控制方法.研究多个分布式光伏电源组网前的预同步控制以及并入电网后的协同运行控制，设计了分布式光伏电源并联运行的同步控制和分布式光伏电源组网运行的协同控制策略。.（4）基于同步机制的光伏发电系统稳定分析方法.研究基于同步机制的光伏电源接入配电网后的静态稳定与暂态稳定分析方法，给出了提高系统稳定性的措施，包括基于同步机制的光伏发电系统静态稳定分析和基于同步机制的光伏发电系统暂态稳定分析。.（5）基于同步机制的分布式光伏发电系统实验验证.构建了基于同步机制的分布式光伏发电系统实验平台，从设备和系统两个层面开展实验验证，包括基于同步机制的光伏电源控制方法验证和基于同步机制的光伏发电系统运行测试。.本项目从分布式光伏电源控制的统一性、适应性、协同性以及稳定性等四个方面展开了系统深入的研究，为大规模分布式光伏发电的安全、灵活接入电网提供重要的理论指导和关键技术支撑。.本项目共发表学术论文22篇，其中SCI收录5篇，EI收录21篇，申请发明专利16项，获授权发明专利10项。